對高等數(shù)學(xué)教學(xué)的思考
李慕華
摘 要:基于高等數(shù)學(xué)教學(xué)實踐,通過實例,探討了如何在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。
關(guān)鍵詞:高等數(shù)學(xué);教學(xué)方法;創(chuàng)新思維
高等數(shù)學(xué)是教育部指定的工科類各專業(yè)核心課程之一,也是工科學(xué)生所應(yīng)掌握的最重要的基礎(chǔ)課之一。它所提供的數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法、理論知識不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程的重要工具,也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的重要途徑。但是,目前在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中,高等數(shù)學(xué)課面臨愈來愈大的縮減課時的壓力。時間少,壓力大,而后繼專業(yè)課對高等數(shù)學(xué)的要求又越來越高。怎樣利用較少的授課時間來獲得較好的教學(xué)質(zhì)量,是我們廣大高等數(shù)學(xué)教師都應(yīng)思考的問題。下面結(jié)合近幾年的教學(xué)實踐,淺談一下自己對高等數(shù)學(xué)教學(xué)的幾點(diǎn)認(rèn)識。
1 要重視緒論課
大學(xué)教學(xué)與中學(xué)教學(xué)無論是在內(nèi)容上還是在教學(xué)方式上都有很大的區(qū)別,不少剛踏入大學(xué)的學(xué)生一下子很難適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)節(jié)奏。而高等數(shù)學(xué)又是大學(xué)生們最先接觸的課程之一,因此上好緒論課就顯得尤為重要。
高等數(shù)學(xué)教學(xué)中緒論課是必不可少的。首先,它說明本課程在整個大學(xué)課程中的地位和作用,它對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效果都有著重大影響。其次,緒論課涵蓋了高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容和體系,介紹了本課程的研究對象、研究內(nèi)容和研究工具,將主要內(nèi)容用一條線穿起來給學(xué)生一個整體印象。同時,簡要介紹微積分發(fā)展歷史,明確告訴學(xué)生微積分對自然科學(xué)的發(fā)展起了決定性的作用。
2 要重視對基本概念的理解和掌握
高等數(shù)學(xué)中的許多重要概念都是從大量實際問題中抽象出來的共性的數(shù)學(xué)本質(zhì),都有著深刻的幾何、物理或經(jīng)濟(jì)背景。教學(xué)時,應(yīng)從周邊發(fā)生的,或者從涉及到一些科學(xué)前沿的饒有興趣且富有探索意義的典型問題出發(fā),自然地引出數(shù)學(xué)概念和方法。讓學(xué)生意識到數(shù)學(xué)概念是有用的,比如導(dǎo)數(shù),其概念實質(zhì)就是一個相對變換率的極限問題,本身是個很抽象的東西,但如果在講述的過程中,將其和速度問題、切線問題等結(jié)合起來學(xué)生就很容易理解了,而且由于知道了它們的實際背景,在處理相關(guān)實際問題時也會較為容易;所有認(rèn)識都是一個循序漸進(jìn)的過程,高等數(shù)學(xué)也不例外,前面的知識和后面的知識都有內(nèi)在的關(guān)系,利用這種內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行歸納、類比,顯然對加深理解那些新知識也是很有幫助的,應(yīng)特別重視極限概念的講解,因為極限是常量數(shù)學(xué)與變量數(shù)學(xué)的分水嶺。
3 要做到精講多練、勤練
在課堂上要堅持“教師是主導(dǎo),學(xué)生是主體”的教學(xué)原則,要做到精講多練、勤練。講課一定要做到思路清晰、重點(diǎn)突出。對于重點(diǎn)、難點(diǎn)的地方,要不厭其煩,運(yùn)用各種方法,反復(fù)解釋,使學(xué)生理解其精髓;對于次要、簡單的地方可以一帶而過,讓學(xué)生課下自學(xué)。
課堂上只有精講,才能給學(xué)生留出較為充裕的時間進(jìn)行練習(xí)。而練習(xí)則又是學(xué)好高等數(shù)學(xué)必不可少的重要環(huán)節(jié)。對于學(xué)生而言,聽課只是從老師那里接受了知識,若不經(jīng)過消化吸收,就永遠(yuǎn)不是自己的東西,而練習(xí)的過程就是消化吸收的過程。著名數(shù)學(xué)教育家、中國科學(xué)院院士劉應(yīng)明教授曾指出“有效的解題訓(xùn)練,不僅可以使學(xué)生深入理解所學(xué)的知識,還能通過對各類問題的分析研究及尋求解法來培養(yǎng)學(xué)生的思維條理和創(chuàng)造力。所謂的”聽數(shù)學(xué)不如讀數(shù)學(xué),讀數(shù)學(xué)不如做“數(shù)學(xué)”就是這個道理。學(xué)生只有通過動手實踐,才會發(fā)現(xiàn)問題,才能真正認(rèn)識、理解、掌握所學(xué)的知識。
4 多種教學(xué)法相結(jié)合激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維
高校教學(xué)的目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高級人才,而不是獲取知識,能得高分的機(jī)器人,這就對教師教學(xué)提出了更高的要求。好的高等數(shù)學(xué)教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。
(1)發(fā)現(xiàn)式教學(xué)。發(fā)現(xiàn)式是由教師提供預(yù)備知識,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)積極思考、引申、發(fā)揮的空間,促使學(xué)生以“發(fā)明家”的身份積極探索,發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)、驗證假設(shè)、進(jìn)而自己獲取知識的方法。發(fā)現(xiàn)法對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維素質(zhì)大有裨益。不妨引導(dǎo)學(xué)生在做各種類型的練習(xí)時,自己去發(fā)現(xiàn)問題、去總結(jié)規(guī)律。這樣,學(xué)生對自己總結(jié)出來的規(guī)律印象深,且計算中出錯率較低。
(2)發(fā)散式教學(xué)。發(fā)散思維即求異思維,運(yùn)用“一題多解”,“一題多變”的方式解決問題。教學(xué)時適時地采用這種發(fā)散式教學(xué),能使學(xué)生逐漸變得敢于聯(lián)想,敢于突破條條框框,去標(biāo)新立異。
(3)分析式教學(xué)。分析教學(xué)是指教師引導(dǎo)學(xué)生從“未知”出發(fā),逐層深入地分析找出“需知”,逐漸靠攏到“已知”,從而達(dá)到解決問題的目的。例如,在證明一些中值定理的命題(如拉格朗日中值定理和柯西中值定理)時,我們常用的“構(gòu)造輔助函數(shù)”,就是利用這種思路去找輔助函數(shù)證明結(jié)論的。 5 要重視習(xí)題課
習(xí)題課是高等數(shù)學(xué)教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié),是對所學(xué)知識的復(fù)習(xí)、鞏固、運(yùn)用和深化。通過上習(xí)題課可逐步培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)算能力、抽象概括能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。如何才能上好習(xí)題課呢,我以為應(yīng)注重下面幾點(diǎn)。
首先應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。邏輯思維能力包括抽象與概括的能力、分析與綜合的能力和歸納與演繹的能力。
高等數(shù)學(xué)中有很多概念、定理和規(guī)則,這些都是抽象與概括的結(jié)果.習(xí)題課上教師不僅要向?qū)W生傳授這些知識,更要向他們傳授這種抽象、概括的思維方法,讓學(xué)生學(xué)會從具體內(nèi)容中抽象概括,找出事物的本質(zhì).例如,在建立定積分概念時,通過對兩個具體問題一一曲邊梯形的面積和變速直線運(yùn)動的路程的計算,可以看到:前者是幾何量,后者是物理量,實際意義并不相同,但它們的數(shù)學(xué)思想和計算方法是相同的.排除其具體內(nèi)容,抽出其本質(zhì)特征,即單從數(shù)量關(guān)系看都具有一種相同結(jié)構(gòu)的特定和的極限形式, 從而抽象概括出定積分的普遍性定義。分析與綜合是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中最常用的方法.分析是從未知“看”需知“逐步靠攏到”已知“的過程,而綜合則是從”已知“看”可知“逐步推到”未知的過程.兩者對立統(tǒng)一,它們相互依存、相互轉(zhuǎn)化.所以在講解一些證明或者比較復(fù)雜的問題時,兩者一定要結(jié)合著用,先用分析法來探求解題的途徑,再用綜合法加以敘述.比如在證明一些中值定理的命題時,我們常用的“構(gòu)造輔助函數(shù)法”,就是利用這種思路去找輔助函數(shù)證明結(jié)論的。
其次要注重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。發(fā)散性思維是一種不依常規(guī)、尋求變易、從多方面思索答案的思維方式。在這種思維方式的驅(qū)動下,學(xué)生思想活躍、勇于探索、善于發(fā)現(xiàn).對學(xué)生發(fā)散性思維的培養(yǎng)應(yīng)體現(xiàn)在:(1)在問題求解前要盡可能提出許多設(shè)想,多種解法,充分調(diào)動學(xué)生的積極性,啟發(fā)他們從多方面去探求原因,抓住問題的關(guān)鍵,找出其最好的解答方法。(2)在求解問題的過程中重點(diǎn)要放在對題目的分析過程上,把教師精講和學(xué)生的多練結(jié)合起來,選擇有代表性的范例,從多方面分析題目的解題思路和解答方法,盡量做到一題多解、一題多變、一題多問,以加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解,激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維。
此外,在習(xí)題課上,對所學(xué)的基本定理、基本概念要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)它們的條件、應(yīng)用范圍及其相互關(guān)系,使其在學(xué)生思維中形成一個完整有機(jī)的知識體系,為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維創(chuàng)造有利條件。新舊知識要聯(lián)系著講,不僅僅要講這一單元的知識,也要注重對以前單元知識的復(fù)習(xí)。隨著時間的推移,有些知識可能會遺忘,若在講題的過程中,把以前單元的知識也捎帶著復(fù)習(xí)一下,不僅可以增加學(xué)生的記憶效果,還會加深學(xué)生對本單元知識的理解。
6 結(jié)束語
目前,高等教育已由精英教育向大眾教育轉(zhuǎn)變,所以保證教學(xué)質(zhì)量顯得尤為重要,學(xué)生的數(shù)學(xué)底子參差不齊因而教學(xué)方法的改革就是保證教育質(zhì)量的重要一環(huán)。在實踐中,我們必須高度重視高等數(shù)學(xué)教學(xué)法的改進(jìn),為國家和社會培養(yǎng)高素質(zhì)的人才而盡自己的綿薄之力。
[1]錢昌本.高等數(shù)學(xué)解題過程的分析和研究[M].北京:科學(xué)出版社,1994.
[2]劉應(yīng)明等.我國數(shù)學(xué)高等教育面臨的挑戰(zhàn)和對策[A].面向二十一世紀(jì)的中國教育[C].南京:江蘇教育出版社,1994.
[3]同濟(jì)大學(xué).高等數(shù)學(xué)第四版[S].北京:高等教育出版社,1996.